Um guia completo do acabamento superficial do PCB OSP

O cobre utilizado numa placa de circuito impresso (PCB) é importante, uma vez que define as ligações entre os componentes da placa. No entanto, o cobre é um material quimicamente ativo que pode oxidar devido à humidade atmosférica, causando problemas durante a soldadura a alta temperatura e reduzindo a fiabilidade da placa.

Para resolver estas questões, acabamento de superfícies é aplicado à placa de circuitos. O acabamento da superfície tem dois objectivos: proteger o cobre da oxidação e proporcionar uma superfície favorável a uma elevada soldabilidade durante a ligação dos componentes. São utilizados diferentes tipos de acabamentos para placas PCB, tais como HASL, estanho/prata de imersão, ENIG, ENEPIG e OSP.

Entre estes acabamentos, Conservante orgânico de soldabilidade (OSPé uma escolha popular devido ao seu baixo custo e respeito pelo ambiente. Forma um revestimento orgânico que protege o cobre e proporciona uma superfície favorável à soldadura, tornando-o uma opção atractiva para muitas aplicações.

O que é o Conservante Orgânico de Soldabilidade (OSP)?

Explicação do conceito de OSP

o que é o osp

OSP, ou conservantes orgânicos de soldabilidade, é um tipo de acabamento de superfície para placas de circuitos impressos (PCB). É também conhecido como anti-mancha. O Processo OSP PCB envolve a aplicação de uma camada de acabamento orgânico numa superfície de cobre limpa através de um processo de adsorção.

O acabamento orgânico ajuda a proteger o cobre da oxidação e dos efeitos da humidade e da pressão ambiental. Durante o processo de soldadura, o acabamento pode ser facilmente removido através da utilização de Fluxo PCB. Isto permite que o cobre limpo se misture com a solda em fusão, produzindo juntas de solda em menos tempo.

O composto utilizado na Tratamento de superfície OSP é um composto à base de água que faz parte de grupos azólicos, tais como benzimidazóis, imidazóis e benzotriazóis. Estes compostos são absorvidos pela superfície do cobre, criando uma película. A espessura da película gerada pelos benzotriazóis é mais fina do que a dos imidazóis. Normalmente, a película tem uma espessura de dezenas a centenas de nanómetros.

Características do acabamento de superfície OSP PCB

  • As placas criadas com OSP são fáceis de fabricar e podem ser facilmente reformuladas, se necessário, razão pela qual Fabricantes de PCBA utilizam frequentemente um novo revestimento para reparar camadas danificadas.
  • A placa nua tem boas propriedades de humidificação durante a soldadura em vias e almofadas.
  • Esta é uma opção pouco dispendiosa e é normalmente escolhida pelos fabricantes de produtos electrónicos.
  • A caraterística sem chumbo do revestimento de PCB OSP torna-o adequado para componentes SMD e processamento de PCBA através de Montagem SMT.
  • A sua superfície plana torna-o adequado para almofadas de passo apertado, como BGA e QFP.
  • Criado com um composto à base de água que é seguro para as pessoas e para o ambiente.
  • Requer menos tinta de máscara de soldadura em comparação com outros acabamentos de superfície.
  • Suscetível a danos mecânicos, pelo que requer mais cuidado no manuseamento.
  • O estado incolor e transparente torna a inspeção visual difícil para os operadores, e a sua espessura é difícil de medir, o que pode afetar o desempenho da soldadura.
  • Devido à sua natureza frágil, requer um transporte e manuseamento cuidadosos para evitar riscos e danos na camada protetora.
  • Não é adequado para furos passantes chapeados, uma vez que tem um prazo de validade curto, de cerca de 6 meses.
  • É um acabamento sensível e mesmo uma pequena quantidade de água ou humidade pode afetar o seu desempenho.
  • O processo OSP requer certas variações e não é compatível com as TIC, o que pode causar danos no PCB com sondas TIC. Requer medidas de manuseamento cuidadosas devido à sua reputação com restrições de TIC.
  • No Processo de montagem de PCBA placa PCBA tem de ser processada a alta temperatura, o que pode causar alterações na OSP durante o processo de montagem.

OSP VS ENIG

  • O tempo de vida da OSP é de aproximadamente 6 a 11 meses, enquanto a ENIG tem um tempo de vida de 12 meses.
  • OSP tem certas limitações em Montagem de PCBenquanto a ENIG é mais complexa em termos de manuseamento.
  • Apesar de ser mais caro, o ENIG é preferido pelos fabricantes de eletrónica.
  • Ambas as tecnologias garantem uma superfície plana, são Em conformidade com RoHSe têm boa soldabilidade.
  • A ligação de fios de alumínio é necessária para ENIGmas não para o OSP.

Como é fabricado o OSP

Aqui está um diagrama de blocos criado para ajudar a compreender o processo de fabrico de PCB OSP. Este diagrama está dividido em diferentes blocos que definem cada etapa do processo de fabrico.

  1. O primeiro passo é a limpeza, que remove contaminantes orgânicos, tais como óleo e películas de oxidação da folha de cobre, o principal componente do OSP. Uma limpeza insuficiente pode resultar numa espessura irregular do conservante criado. Para obter películas de OSP de alta qualidade, a concentração do líquido de limpeza deve estar dentro de um determinado intervalo, de acordo com as normas laboratoriais. O processo de limpeza deve ser monitorizado regularmente para garantir que o padrão exigido é cumprido. Se os resultados desejados não forem alcançados, o líquido de limpeza deve ser mudado.
  2. O segundo bloco é o Melhoramento da Topografia, em que a micro-corrosão é utilizada para remover a oxidação produzida na folha de cobre que provoca uma forte ligação entre a folha de cobre e a solução orgânica de conservação da soldabilidade. A taxa de formação da película depende da velocidade da micro-corrosão. Para obter uma espessura de película suave, a velocidade de micro-corrosão deve ser estável. A gama de velocidades de micro-corrosão é de cerca de 1,0 a 1,5 micrómetros por minuto.
  3. A melhor opção é utilizar um enxaguamento antes de criar o conservante, uma vez que a solução OSP pode ficar poluída por iões, o que pode causar manchas após a conclusão do processo de soldadura por refluxo. Para além disso, deve ser utilizado um enxaguamento DI após a criação do conservante com um valor de pH de 4 a 7. Se estes parâmetros não forem seguidos, o conservante pode ser destruído devido à poluição.
  4. O revestimento de PCB OSP é então aplicado à superfície de cobre limpa através de um processo de adsorção. A solução de OSP contém compostos orgânicos, tais como benzimidazóis, imidazóis e benzotriazóis, que formam uma camada fina na superfície do cobre. A espessura do revestimento pode ser controlada através do ajuste da concentração e do tempo de imersão da solução.
  5. Após a aplicação do revestimento, a placa de circuito impresso é seca e curada num ambiente controlado para remover qualquer humidade remanescente e para garantir a adesão adequada da camada OSP.
  6. Uma vez aplicado o revestimento, a placa de circuito impresso é inspeccionada para detetar eventuais defeitos ou irregularidades. As placas de circuito impresso revestidas com OSP são então submetidas a vários Ensaios de PCB para garantir a sua qualidade, fiabilidade e desempenho.

Problemas de OSP após a soldadura

Eis algumas sugestões que podem ser utilizadas em condições de azoto aberto para o refluxo secundário, a fim de obter bons resultados de soldadura. A cor das placas OSP pode ser afetada durante o processo de soldadura, pelo que é necessário tomar certas medidas no que respeita à espessura do conservante, à duração da soldadura, à quantidade de corrosão, etc. Existem dois factores que podem afetar o desempenho da placa OSP PCBA após a soldadura, que são enumerados a seguir.

Fator 1:

  • Existe uma cor uniforme
  • A cor torna-se mais escura
  • Causas de manchas

Fator 2:

  • Oxidação
  • As cores mudam de castanho para castanho escuro
No que respeita ao primeiro fator, o processo de soldadura pode reduzir a oxidação, não resultando em efeitos adversos. Por conseguinte, não são necessárias medidas adicionais.
 
Em relação ao segundo fator, a fiabilidade do OSP pode ser comprometida porque o fluxo é incapaz de remover a oxidação, o que pode diminuir a eficácia do processo de soldadura.
 
Eis alguns parâmetros que são seguidos para garantir uma boa aparência e um desempenho ótimo do acabamento de superfície com conservante de soldabilidade orgânica.
  • A espessura do OSP deve ter um valor limitado.
  • A micro gravação deve estar num determinado intervalo.
  • Durante o Processo de fabrico de PCBOs contaminantes devem ser completamente removidos para depois afectarem o processo de soldadura.
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